【正文】 C 產(chǎn)生，而指令中操作數(shù)所在的存儲(chǔ)單元地址碼，由指令的操作數(shù)給定。 數(shù)據(jù)寄存器 DR 用于存放寫入外部存儲(chǔ)器或 I/O 端口的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)寄存器與外部數(shù)據(jù)總線 DB 直接相連。 例如，累加器 A的內(nèi)容 83H，執(zhí)行： ADD A， 8AH ；累加器 A與立即數(shù) 8AH 相加，并把結(jié)果存放在 A中。為些，在 CPU 內(nèi)設(shè)置一個(gè)進(jìn)位標(biāo)志位 C，當(dāng)執(zhí)行加法運(yùn)算出現(xiàn)進(jìn)位時(shí)，進(jìn)位標(biāo)志位 C為 1。 設(shè)計(jì)要求、方案及框圖 設(shè)計(jì)要求 這個(gè)倒計(jì)時(shí)定時(shí)器的設(shè)計(jì)采用倒計(jì)時(shí)的方式，初始值由鍵盤設(shè)定，最大定時(shí)為 59 分 59秒， 4位 LED 顯示時(shí)間，定時(shí)到進(jìn)行聲光報(bào)警。如圖 21： 圖 21系統(tǒng)框圖 本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)不如 AT89S52 精確高，長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)導(dǎo)致誤差很大，并且 C語(yǔ)言設(shè)計(jì)起來(lái)相當(dāng)麻煩，調(diào)整起來(lái)麻煩而 且不方便實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)展。 設(shè)計(jì)框圖 利用單片機(jī)定時(shí)器及計(jì)數(shù)器產(chǎn)生定時(shí)效果通過編程形成倒計(jì)時(shí)效果，在通過 LED 數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。如圖 22： 圖 22 系統(tǒng)框圖 時(shí)鐘模塊 鍵盤模塊 電源模塊 主控模塊 顯示模塊 報(bào)警模塊 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第 3章 硬件電路設(shè)計(jì) ATS89C52 單片機(jī)介紹 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路?？臻e模式下， CPU 停止工作，允 許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。如圖 31 圖 31 AT89S52 引腳圖 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口接收低 8 位地址字節(jié)。對(duì) P2 端 口寫 “1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR） 時(shí)， P2 口送出高八位地址。在使用 8位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙 向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3口也接收一些控制信號(hào)。 RST： 復(fù)位輸入。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無(wú)效。 EA/VPP： 外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。如 EA端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 XTAL1： 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 時(shí)鐘模塊 DS1302 簡(jiǎn)介 DS1302 是 美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有 閏 年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～ 。 DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 318 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器 。如圖32 圖 32 DS1302 引腳圖 DS1302 的引腳排列 ,其中 Vcc1 為后備電源， VCC2 為主電源。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時(shí)， DS1302 由 Vcc1 供電。 RST 是復(fù)位 /片選線 ，通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的 數(shù)據(jù)傳送 。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的 數(shù)據(jù)傳送 被初始化，允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。 DS1302 電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)要求在不進(jìn)行倒計(jì)時(shí)的時(shí)候可以顯示一天的時(shí)間，所以采用的時(shí)鐘芯片 DS1302 為核心來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)問題， DS1302 的 X X2 端口連接一個(gè) 的晶振， Vcc Vcc2 連接電源，串行數(shù)據(jù) I\O 端口連接單片機(jī)的 引腳，串行時(shí)鐘 SCLK 端口連接單片機(jī)的 引腳，復(fù)位 RST端口連 接單片機(jī)的 引腳。單片機(jī)內(nèi)部自帶一個(gè)時(shí)鐘電路，外部接入定時(shí)控制元件即可構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自己振蕩器。本實(shí)驗(yàn)使用的晶振是 12MHz，則時(shí)鐘周期為（ 1/12） us，機(jī)器周期為 1us。電路圖 34： 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 35 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 鍵盤模塊 本設(shè)計(jì)要用數(shù)碼管顯示當(dāng)前時(shí)間和倒計(jì)時(shí)時(shí)間，這就需要由鍵盤來(lái)設(shè)定，鍵盤分為獨(dú)立連接式和矩陣式，本實(shí)驗(yàn)采用五個(gè)獨(dú)立的鍵盤設(shè)計(jì)，連在單片機(jī)的 P3 口，第一個(gè)按鍵控制工作模式的選擇，系統(tǒng)通電后顯示當(dāng)前時(shí)間，按下則顯示倒計(jì)時(shí)狀態(tài)，第二個(gè)按鍵為設(shè)置模式選擇，不管是倒計(jì)時(shí)還是顯示時(shí)間都能對(duì)當(dāng)前的時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，第 三、四個(gè)按鍵主要是對(duì)時(shí)、分、秒進(jìn)行加減，第五個(gè)按鍵主要的功能是啟動(dòng)和停止倒計(jì)時(shí)。 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 37 LED 數(shù)碼管 數(shù)碼管的分類 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“ 8”可分為 1 位、 2位、 4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 5 8＝ 40根 I/O 端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) 89S521 單片機(jī)可用的 I/O 端口才 32個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū) 動(dòng)。 LED 數(shù)碼管電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)主要采用 8 位 LED 數(shù)碼管顯示，與單片機(jī)的 I\O 口連接，但是單片機(jī)的 I\O 口電流有限，只有幾毫安，但是數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電流要幾十毫安到幾百毫安，所以在實(shí)驗(yàn)中選擇了單片機(jī)74LS245 和單片機(jī) 74LS138 進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)和段選。 當(dāng) 單片機(jī) AT89SC52單片機(jī)的 P0口總線負(fù)載達(dá)到或超過 P0最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入 74LS245等總線驅(qū)動(dòng)器。由于 P2 口始終輸出地址的高8位，接口時(shí) 74LS245 的三態(tài)控制端 1G 和 2G接地， P2 口與驅(qū)動(dòng)器輸入線對(duì)應(yīng)相連。 8051 的 /RD 和 /PSEN 相與后接 DIR，使得 RD 且 PSEN 有效時(shí)， 74LS245 輸入（ ←D1 ），其它時(shí)間處于輸出（ →D1 ）。 當(dāng)一個(gè)選通端（ E1）為高電平，另兩個(gè)選通端（ (/E2))和 /(E3)）為低電平時(shí)，可將地址端（ A0、 A A2）的二進(jìn)制編碼在 Y0至 Y7 對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。利用 E E2和 E3 可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。可用在 8086 的譯碼電路中，擴(kuò)展內(nèi)存。它的電路設(shè)計(jì)如圖 37： 圖 39 單片機(jī) 74LS138 電路設(shè)計(jì) 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 報(bào)警模塊 本設(shè)計(jì)在倒計(jì)時(shí)時(shí)間到的時(shí)候?yàn)榱颂嵝延脩舳捎玫穆暪鈭?bào)警，電路主要有一個(gè)蜂鳴器、一個(gè)三極管組成，在倒計(jì)時(shí)完成時(shí)通過控制端口 給三極管送入低電平使其導(dǎo)通，報(bào)警器報(bào)警，指示燈點(diǎn)亮。新的用戶界面可以更好地利用屏幕空間和更有效地組織多個(gè)窗口，提供一個(gè)整潔，高效的環(huán)境來(lái)開發(fā)應(yīng)用程序。 2020年 3月 ARM公司發(fā)布最新集成開發(fā)環(huán)境 RealView MDK開發(fā)工具中集成了最新版本的 Keil uVision4，其編譯器、調(diào)試工具實(shí)現(xiàn)與 ARM 器件的最完美匹配。uVision4 引入了靈活的窗口管理系統(tǒng)，能夠拖放到視圖內(nèi)的任何地方，包括支持多顯示器窗口。 多顯示器和靈活的窗口管理系統(tǒng) 系統(tǒng)瀏覽器窗口的顯示設(shè)備外設(shè)寄存器信息調(diào)試還原視圖 ， 創(chuàng)建并保存多個(gè)調(diào)試窗口布局 ， 多項(xiàng)目工作區(qū)簡(jiǎn)化與眾多的項(xiàng)目 軟件程序流程圖 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 42 軟件流程圖 系統(tǒng)中設(shè)置了五個(gè)按鍵 ,當(dāng)程序掃描到“復(fù)位”鍵時(shí) ,單片機(jī)重新讀入撥 碼盤數(shù)據(jù) ,意即新的一輪計(jì)時(shí)開始 ,當(dāng)程序掃描到“走”鍵時(shí) ,若原計(jì)時(shí)停止 ,則啟動(dòng)計(jì)時(shí) ,否則無(wú)效 ,同樣 ,當(dāng)程序掃描到“?！辨I時(shí) ,若原計(jì)時(shí)已啟動(dòng) ,則停止計(jì)時(shí) ,否則無(wú)效。在硬件電路中因未設(shè)計(jì)硬件計(jì)時(shí)功能 ,秒的產(chǎn)生只有依靠軟件來(lái)完成。最大定時(shí)主程序開始 初始化變量 初始化定時(shí)器 顯示子函數(shù) 鍵盤子函數(shù) 判斷鍵盤是否按下 報(bào)警器報(bào)警、指示燈閃亮 中斷 1 啟動(dòng) \停止倒計(jì)時(shí) 中斷 2 定時(shí)器中斷 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 時(shí)間計(jì)算方法如下 :TMAX = 216 12foscs ,其中 fosc 為系統(tǒng)時(shí)鐘頻率 ,本系統(tǒng)中的時(shí)鐘頻率為1110592MHz , 經(jīng) 計(jì)算 TMAX 為 7111ms ,為了計(jì)算的方便 ,取 TMAX = 50ms ,軟件計(jì)數(shù)至 20 次為 1s。通過 Proteus 軟件進(jìn)行仿真，實(shí)驗(yàn)過程中仿真可以正常運(yùn)行，但是總是比現(xiàn)實(shí)顯示的時(shí)間慢，而且報(bào)警的時(shí)候聲音也是一卡一卡的，檢查各個(gè)端口也沒有發(fā)現(xiàn)問題，通過與老師的溝通，覺得是 Proteus軟件的問題，結(jié)果還是很好的完成了仿真的工作。至于鍵盤的調(diào)試，關(guān)鍵是把握好按鍵的去抖效果。在進(jìn)行 LED數(shù)碼管焊接的時(shí)候，也出現(xiàn)的點(diǎn)問題，因?yàn)槿蝿?wù)書要求的是 8位數(shù)碼管，做板子的時(shí)候是兩個(gè)四位的連在一起，數(shù)碼管引腳就比較混亂，做過了一個(gè)板子但是沒有正常工作，經(jīng)過了一些調(diào)試還是沒有顯示出來(lái)時(shí) 間，決定直接買了一個(gè)數(shù)碼管模塊，直接與單片機(jī)的幾個(gè)引腳連接就可以完成實(shí)驗(yàn)要求的功能，最后連接一起通電試了試，可以完成現(xiàn)在的要求，雖然板子有點(diǎn)簡(jiǎn)陋看起來(lái)有點(diǎn)省事，但是過程還是學(xué)到了不少的東西。 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 53 硬件時(shí)間顯示狀態(tài) 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 54 硬件倒計(jì)時(shí)狀態(tài) 系統(tǒng)開始調(diào)試，通電后數(shù)碼管顯示時(shí)間，在通過鍵盤進(jìn)行時(shí)間的調(diào)整和工作模式的選擇，下表是對(duì)系統(tǒng)倒計(jì)時(shí)時(shí)間的測(cè)試結(jié)果。但是本設(shè)計(jì)的時(shí)間顯示的誤差很小，倒計(jì)時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)誤差就越大，電路板也已經(jīng)從手焊的換成印制板，還在尋找原因。然后通過硬件和軟件部分的介紹，詳細(xì)的說明了我做畢設(shè)的步驟以及各個(gè)部分的選擇，如何實(shí)現(xiàn)的 ，用什么軟件實(shí)現(xiàn)的，最后列出了實(shí)驗(yàn)的誤差以及 PCB、原理圖等等的實(shí)